Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire adeguate conoscenze di fisica nucleare e subnucleare, con particolare riferimento alla struttura della materia adronica ea alle interazioni forte ed elettrodebole. In particolare, sono fondamentali i seguenti argomenti: proprietà elettromagnetiche del nucleo; stati eccitati e scala dei tempi; transizioni elettromagnetiche e regole di selezione; cinematica delle reazioni nucleari; collisioni fra particelle con spin; collisioni fra ioni pesanti e processi di pre-equilibrio; proprietà della materia nucleare in condizioni lontane dalla stabilità; teoria di Yukawa, bosoni di gauge e diagrammi di Feynman; antimateria e creazione di nuove particelle; struttura a quark degli Adroni: simmetria leptone-quark, quark mixing e matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa; risonanze mesoniche e barioniche; problema della materia oscura.

Learning Goals

The course aims to provide adequate knowledge of nuclear and subnuclear physics, with particular reference to the structure of hadronic matter and the strong and electroweak interactions. In particular, the following topics are essential: electromagnetic properties of the nucleus; excited states and time scale; electromagnetic transitions and selection rules; kinematics of nuclear reactions; collisions between particles with spin; collisions between heavy ions and pre-equilibrium processes; properties of nuclear matter far from stability; Yukawa theory, gauge bosons and Feynman diagrams; antimatter and creation of new particles; Hadrons quark structure: lepton-quark symmetry, quark mixing and Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix; mesonic and barionic resonances; the problem of dark matter.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula

Teaching Methods

Lectures and classroom exercises

Prerequisiti

Conoscenze di analisi matematica in campo reale e in campo complesso. Conoscenze degli argomenti di teoria delle reazioni nucleari trattati durante il primo semestre.

Prerequisites

Knowledge of real and complex mathematical analysis. Knowledge of nuclear reaction theory covered during the first semester.

Verifiche dell'apprendimento

Colloquio orale

Assessment

Oral exam

Programma del Corso

Nucleo atomico e sue proprietà - Utilizzo dei modelli di reazione per la valutazione di osservabili fisiche - Regole di selezione - Reazioni fra ioni pesanti e processi di pre-equilibrio - Proprietà della materia nucleare in condizioni lontane dalla stabilità e sistemi esotici - Interazioni fondamentali e particelle elementari - Teoria di Yukawa e bosoni di gauge - Antimateria e creazione di nuove particelle - Modello Standard - Proprietà dei Leptoni - Struttura a quark degli Adroni e risonanze - Simmetria leptone-quark, processi deboli e regole di selezione - Introduzione allo studio della materia oscura. *** PROGRAMMA ESTESO *** Il nucleo atomico e le sue proprietà; dimensioni e forma. Momenti elettrici e magnetici del nucleo. Stati eccitati e scala dei tempi. Transizioni elettromagnetiche e regole di selezione. Cinematica delle reazioni nucleari. Bilancio di massa ed energia. Collisioni fra particelle con spin; canali di collisione. Modelli di reazione ed osservabili fisiche. Accoppiamento spin-orbita e potenziali di interazione. Processi multi-step ed accoppiamento forte. Risonanze nucleari e reazioni di nucleo composto. Stati analoghi isobarici. Teorie statistiche e strenght function. Reazioni fra ioni pesanti e processi di pre-equilibrio. Proprietà della materia nucleare in condizioni lontane dalla stabilità e sistemi esotici. Teoria di Yukawa e bosoni di gauge. Diagrammi di Feynman e probabilità dei processi. Antimateria e creazione di nuove particelle. Proprietà dei Leptoni. Struttura a quark degli Adroni. Modello Standard. Ipercarica Forte e relazione di Gell-Mann-Nishijima. Numero quantico di colore. Risonanze adroniche. Simmetria leptone-quark, quark mixing e matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa. Isospin debole ed ipercarica debole. Decadimenti deboli ed elettromagnetici degli Adroni; regole di selezione. Introduzione allo studio della materia oscura. Nell’ambito dei vari argomenti verranno svolte esercitazioni in aula.

Course Syllabus

Properties of Atomic Nucleus - Evaluation of physics observables through models of nuclear reactions - Selection rules - Heavy-Ion reactions and pre-equilibrium processes - Property of nuclear matter far from stability and exotic systems - Fundamental interactions and elementary particles - Yukawa theory and gauge bosons - Antimatter and formation of new particles – Standard Model - Properties of Leptons - Quark structure of Hadrons and resonances - Lepton-quark symmetry, weak processes and selection rules - Introduction to study of dark matter. *** PROGRAMMA ESTESO *** Atomic nucleus and its properties; size and shape. Electric and magnetic moments of nuclei. Excited states and time-scales. Electromagnetic transitions and selection rules. Kinematics of nuclear reactions. Mass and energy balances. Collision of particles with spin; collision channels. Reaction models and physics observables. Spin-orbit coupling and interaction potentials. Multi-step processes and strong coupling. Nuclear resonances and compound nucleus reactions. Isobaric analogue states. Statistical theories and strength function. Heavy-ion reactions and pre-equilibrium emission. Properties of nuclear matter far from stability and exotic systems. Yukawa theory and gauge bosons. Feynman diagrams and probability of a process. Antimatter and formation of new particles. Properties of Leptons. Quark structure of Hadrons. Standard model. Strong Hypercharge and Gell-Mann-Nishijima relation. Colour quantum number. Hadronic resonances. Lepton-quark symmetry, quark mixing and Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix. Weak isospin and weak hypercharge. Weak and electromagnetic decay of Hadrons; selection rules. Introduction to study of dark matter. . Classroom exercises on studied topics.